Các nhà khoa học tại Đại học Surrey (Vương quốc Anh) vừa đưa ra phát hiện bất ngờ về vật liệu pin natri-ion. Thay vì sấy khô để loại bỏ độ ẩm như cách làm truyền thống, họ quyết định giữ lại thành phần nước tự nhiên. Kết quả thử nghiệm cho thấy việc giữ nước giúp vật liệu natri vanadat hydrat cấu trúc nano tăng gần gấp đôi khả năng lưu trữ điện tích. Đột phá này mở ra cơ hội tối ưu hóa pin natri để thay thế pin lithium-ion đắt đỏ.
Khả năng lưu trữ điện của pin natri-ion tăng mạnh nhờ "ngậm" lại nước.
Thử nghiệm cho thấy phiên bản ngậm nước sạc nhanh hơn đáng kể và vận hành ổn định qua hơn 400 chu kỳ sạc. Tác giả chính của nghiên cứu, tiến sĩ Daniel Commandeur, thừa nhận kết quả này hoàn toàn nằm ngoài dự đoán ban đầu. Việc thách thức giả định cũ về tác hại của độ ẩm đã mang lại hiệu suất vượt trội cho cực dương của pin. Đây được đánh giá là một trong những vật liệu cực dương mạnh nhất từng được ghi nhận.
Không dừng lại ở việc lưu trữ năng lượng, vật liệu này còn hoạt động cực kỳ hiệu quả trong môi trường nước mặn. Nhờ cơ chế khử muối điện hóa, pin tự động hút natri và clorua ra khỏi dung dịch trong quá trình vận hành. Điều này cho phép thiết bị vừa đóng vai trò tích trữ điện năng, vừa tham gia vào quá trình lọc nước ngọt. Việc tận dụng nước biển làm chất điện phân cũng giúp cắt giảm đáng kể chi phí sản xuất.
Khám phá mới mở ra triển vọng tích hợp hai chức năng lưu trữ năng lượng tái tạo và xử lý nước trong một thiết bị. Công nghệ này đặc biệt hữu ích cho các khu vực duyên hải vốn dồi dào nước biển nhưng lại thiếu hụt nguồn nước ngọt. Bên cạnh đó, việc bỏ qua quy trình xử lý nhiệt đuổi nước cũng giúp các nhà sản xuất đơn giản hóa dây chuyền vận hành. Dù vẫn ở giai đoạn đầu, nghiên cứu đã mang pin natri-ion đến gần hơn với thực tiễn.
Cell pin natri-ion ngày càng được ứng dụng rộng rãi, tương lai có thể "soán ngôi" pin lithium-ion.
Sự phát triển của pin natri hứa hẹn tạo ra giải pháp lưu trữ năng lượng bền vững và an toàn hơn cho lưới điện và xe điện. Nguyên liệu natri dồi dào trong tự nhiên giúp giảm sự phụ thuộc vào nguồn cung lithi đắt đỏ. Thành công này khẳng định tiềm năng lớn của việc tối ưu hóa cấu trúc vật liệu hiện có. Một tương lai kết hợp giữa năng lượng sạch và cung cấp nước ngọt đang dần hiện hữu.
An An (theo Science Daily)
